CN1746948B - 用于调整复数个发光器的驱动电流的方法及装置 - Google Patents

Abstract

在一个实施例中，根据复数个唯一调制序列中的若干唯一调制序列来调制复数个驱动电流中的若干驱动电流。然后，将调制后的驱动电流施加至复数个发光器。然后，自一定位成检测由这些发光器发出的组合光的光传感器得到一连串光学测量值。然后，使该串光学测量值与所述调制序列相关，以提取对所述复数个驱动电流中每个驱动电流的光学响应。最后，根据每个驱动电流与其对应的光学响应之间的关系来调整每个驱动电流。本发明还揭示用于调整复数个发光器的驱动电流的相关装置和其他方法。

Description

用于调整复数个发光器的驱动电流的方法及装置

技术领域

在一个实施例中，根据复数个唯一调制序列中的若干唯一调制序列来调制复数个驱动电流中的若干驱动电流。然后，将调制后的电流施加至复数个发光器。然后，自一定位成检测由这些发光器发出的组合光的光传感器得到一连串光学测量值。然后，使该串光学测量值与所述调制序列相关，以提取对所述复数个驱动电流中每个驱动电流的光学响应。最后，根据每个驱动电流与其对应的光学响应之间的关系来调整每个驱动电流。本发明还揭示用于调整复数个发光器的驱动电流的相关装置和其他方法。

背景技术

能够产生不同波长的光的器件(例如，由诸如发光二极管(LED)等固态发光器构成的器件，或由气体放电灯构成的器件)使人们能够构造能产生各种光谱含量的光的照明和显示器件。这种器件的发光强度可以通过改变该器件中各单独发光器的发光强度来控制，且由这种器件产生的光谱含量可以通过改变该器件中不同波长发光器发光强度的比率来控制。

用于控制由固态照明器件所产生光的光谱含量的实例性装置揭示于第6,344,641号、第6,448,550号及第6,507,159号美国专利中。

发明内容

在一个实施例中，一种方法包括根据复数个唯一调制序列调制复数个驱动电流中的若干驱动电流。然后，将调制后的电流施加至复数个发光器。然后，自一定位成检测发光器所发出的组合光的光传感器得到一连串光学测量值。然后使所述一连串光学测量值与所述的各唯一调制序列相关联，以提取对所述复数个驱动电流中每个驱动电流的光学响应。最后，根据每个驱动电流与其对应的光学响应之间的关系调整每个驱动电流。

在另一个实施例中，一种装置包括复数个发光器、一光传感器及一控制系统。该光传感器定位成检测由这些发光器发出的组合光。该控制系统用来：1)根据复数个唯一调制序列调制复数个驱动电流中的若干驱动电流，2)将调制后的驱动电流施加至这些发光器，3)使由光传感器所得到的一连串光学测量值与所述各唯一调制序列相关，以提取对所述复数个驱动电流中每个驱动电流的光学响应，及4)根据每一驱动电流与其对应光学响应之间的关系来调整每个驱动电流。

在又一个实施例中，一种装置包括复数个发光器、一光传感器及一控制系统。该光传感器定位成检测所述发光器所发出的组合光。该控制系统用来：1)将复数个驱动电流施加至这些发光器，2)周期性地使这些驱动电流之一改变一预定量达一预定时间，3)针对每一驱动电流改变，均自光传感器获得有和没有驱动电流改变时的读数，4)根据每一驱动电流与其对应光传感器读数之间的关系调整每个驱动电流。

本文还揭示了其它实施例。

附图说明

在附图中显示了本发明的说明性和目前较佳的实施例，附图中：

图1显示一用于调整复数个发光器的驱动电流的第一实例性方法；

图2显示一用于调整复数个发光器的驱动电流的第二实例性方法；

图3显示用于实施图1或图2中所示方法的实例性装置。

具体实施方式

随着照明或显示器件中单个发光器数量的增加，控制由每个单独发光器所产生光的强度变得越来越麻烦。如果不进行充分的控制，温度和老化的影响可致使有些发光器的发光强度漂离我们所期望的发光强度。在单色器件中，发光器发光强度的漂移可导致整个照明器件发光强度的变化。在多色器件中，发光器发光强度的漂移既可导致1)整个器件发光强度的变化也可导致2)整个器件光谱含量的变化。同时，在显示器件中，各单个发光器发光强度的漂移可导致在所期望的图像上叠加上图像假象。

通过举例方式，下文说明将主要着重于由固态发光器(例如，LED)构成的照明和显示器件上。然而，下文所揭示的原理也适用于其他类型的发光器(例如，气体放电灯)。

一种控制照明或显示器件中发光器发光强度的方法是使用不同的光传感器来检测器件中每个发光器产生的光。然而，随着发光器数量的增加，这种方法可能会变得十分笨拙、昂贵。此外，由于一既定发光器所产生的光与其它发光器所产生的光相混合(这通常是我们所期望的)，因而将一光传感器定位成仅检测由单个发光器所产生光通常会很困难。

在某些情况下，使用单个光传感器(或用于测量不同波长光的单组光传感器)来测量复数个发光器的组合光输出(即强度)。然后以组为基础对这些发光器的发光强度进行调整。只要组内所有发光器均是以紧密公差制造，且只要所有发光器均以类似的方式对温度变化、老化及其它因素作出响应，则以组为基础调整发光器的光谱含量就可能有效。然而，如果两个或两个以上标称相同的发光器的光输出与驱动电流的关系表现出明显的差异，则按组控制发光器会导致由这些发光器构成一部分的照明或显示器件的运行达不到标准。

在一仅使用单一光传感器(或用于测量不同波长光的单组光传感器)的系统中，对复数个发光器中每个发光器的个体化控制可以根据传感器输出以如下方式获得：周期性地关闭其中一个发光器，同时继续监测各发光器的组合光输出。通过在具有和不具有该发光器时进行差动测量，可计算出该受作用发光器的贡献。然而，此具有引起器件的组合光输出骤变的效应，并且可在器件的光输出中造成可见的闪烁。在小尺寸到中等尺寸的发光器阵列中，这种闪烁可能会特别明显。并且，在显示器情况下，在正常工作时周期性地移除其中一个发光器可能会表现出无法接受的图像缺陷。

一种减轻因关闭及接通一发光器而引起的闪烁的方法是在刚好关闭该发光器之前及之后暂时增大其光输出。因为人眼倾向于对短时的光输出增大和没有光输出进行平均，所以闪烁会减轻。然而，为实现这一方法，发光器通常须能够产生比其标称光输出大的多的光输出。这可导致功率效率降低且发光器超安全标准设计。而如果不超安全标准设计，发光器光输出的周期性明显增大可导致发光器过早老化甚至失效。

鉴于上述用于控制照明或显示器件中发光器发光强度的方法，期望提供能解决这些方法中某些或全部缺点的方法或装置。为达到这个目标，图1-3示出了用于调整复数个固态发光器的驱动电流的新方法和装置。

如上文所述，通常固态发光器的光输出(L)与其驱动电流(I)相关。然而，由于温度、老化及其他因素的影响，发光器的L/I关系有时可能会变化。发光器L/I关系中尤其适用于表征发光器工作的一部分是其动态L/I关系，或发光器的L/I传递曲线在其标称工作电流周围的导数。温度、老化和其它影响会引起L/I曲线斜率的变化，因此，可以使用对发光器的动态L/I关系的评价来估计其工作特性。

鉴于发光器动态L/I关系的有用性，图1显示一用于调整复数个固态发光器的驱动电流的第一实例性方法100。根据方法100，将复数个驱动电流施加102至复数个发光器。在一个实施例中，每个驱动电流均施加至这些发光器中一个不同的发光器。在另一个实施例中，每个驱动电流均施加至这些发光器的一个子集。周期性地，将其中一驱动电流改变104(例如，减小或增大)一预定的量(例如，驱动电流的标称工作值的2％)达一预定的时间。作为例子，可在不同驱动电流中在轮流或随机基础上执行对驱动电流的改变。对于每次驱动电流的改变，均自一定位成检测由各发光器发出的组合光的光传感器获得106有和没有该驱动电流变化时的读数。本文所定义的“组合光”是一种混合光，其受复数个发光器中每个发光器影响。然而，“组合光”不需要始终包含由所述复数个发光器发出的所有光。

然后，方法100继续根据驱动电流与其对应的光传感器读数之间的关系调整108每一驱动电流。在有些情况下，可响应对发光器在其标称工作电流周围的动态阻抗的计算执行这种调整。在其他情况下，不需要计算发光器的动态阻抗，且可仅使用发光器的驱动电流和光传感器的读数来查寻一驱动电流或驱动电流的调整。

通过仅部分地减小发光器的驱动电流(例如，将其减小约百分之二(2％)或更少)，可以避免需要在发光器的驱动电流改变之前及之后对发光器实施过驱动。

图3显示一可以在其中执行方法100的实例性照明器件、显示器件或显示器件的一部分300。作为例子，器件300包含复数个固态发光器302-318和一定位成检测由发光器302-318所发出的组合光的光传感器320。如图所示，发光器302-318可以发出不同波长的光(例如，红光(R)，绿光(G)和蓝光(B))。然而，发光器302-318也可发出更多或更少的波长的光，甚至可发出单色光。在后一情形中，方法100可仅用来保证整个器件300上各发光器的发光强度均匀一致(即，因器件的光谱含量将被器件的单色发光器固定)。

器件300进一步包含一控制系统322。控制系统322执行方法100及器件300的可能的其它控制功能。虽然图中将控制系统322显示为一单一单元，但是控制系统322的各电子组件也可分布在器件300的各种子系统中。

图2显示一用于调整复数个固态发光器的驱动电流的第二实例性方法200。根据方法200，根据一由复数个唯一调制序列中的若干唯一调制序列调制的导频音来调制202复数个驱动电流中的若干驱动电流。较佳地，这些唯一调制序列彼此正交，以使各调制序列的交叉相关为零，且只有调制序列的自相关为非零。

方法200继续将这些调制后的驱动电流施加204至复数个发光器。在一个实施例中，每个驱动电流施加至这些发光器中一个不同的发光器。在另一个实施例中，每个驱动电流施加至这些发光器的一个子集。然后，自一定位成检测由这些发光器所发出的组合光的光传感器获得206一连串光学测量值。然后，使这一连串光学测量值与各唯一调制序列相关208，以提取对所述复数个驱动电流中每个驱动电流的光学响应。在相关的过程中，将不与一特定的调制序列相关的光学测量值视为组合“噪声”，并且将其忽略。

在使光传感器的测量值串与各唯一调制序列相关后，根据驱动电流与其对应光学响应之间的关系来调整210每个驱动电流。在有些情况下，可响应对一发光器在其标称工作电流周围的动态阻抗的计算执行这种调整。在其他情况下，则不需要计算发光器的动态阻抗，且可仅使用发光器的驱动电流和光学响应来查寻一驱动电流或驱动电流的调整。

在方法200的一个实施例中，所述唯一调制序列是基于若干伪随机比特序列(PRBS)，所有这些伪随机比特序列(PRBS)的平均值均为一标称值且周期性重复。作为例子，所述PRBS序列可以是Haddamarand-Walsh序列或Gold序列。PRBS调制序列的幅值可非常小，因为一响应与一PRBS序列的相关通常会提供大的编码增益。

如前所述，可通过如下方式将各唯一调制序列应用于其对应的驱动电流：由一导频音来调制这些驱动电流，其中对于每个驱动电流，该导频音均由这些唯一序列中的一不同的唯一序列来调制。另一选择为，不需要使用导频音。然而，当不使用导频音时，在相关后检测出的信号通常包含一DC值，这个DC值的大小比导频音的幅值更难确定。作为例子，该导频音可以是周期性信号，比如低幅值的方波或正弦波。

在一个实施例中，导频音与每个唯一调制序列相组合的幅值处于其所应用于的驱动电流的标称工作值的百分之二(2％)以内。

与方法100类似，方法200也可以在图3所示的照明或显示器件300中实施。当配置成实施方法200时，控制系统322可从光传感器320接收一连串光学测量值，并且以串行方式从该串中提取光学响应(即通过将第一调制序列与该串的第一部分相关，通过将第二调制序列与该串的第二部分相关，依此类推)。在另一个实施例中，控制系统322并行提取光学响应(例如，通过分离或保存自光传感器320接收到的该串光测量值)。

因例如PRBS等调制序列可以在相对高的比特率下工作，而且低幅值的PRBS调制序列可产生较佳的抗噪声性，方法200可以连续使用，而对照明或显示器件300几乎没有或根本没有视觉影响。

本文所揭示的器件300具有各种应用。在一个实施例中，器件300可以用作液晶显示器(LCD)的背光。在另一个实施例中，器件300可用作通用或专用照明(例如，气氛照明或化妆镜灯)。在又一个实施例中，器件300可构成显示器的一部分或全部。

Claims (18)

1.一种用于调整复数个发光器的驱动电流的装置，其包括：

复数个发光器；

一光传感器，其定位成检测由所述发光器发出的一组合光；及

一控制系统，其用于i)根据复数个唯一调制序列中的若干唯一调制序列来调制复数个驱动电流中的若干驱动电流，ii)将所述调制后的驱动电流施加至所述发光器，iii)使各唯一调制序列与由所述光传感器得到的一连串光学测量值中的对应部分相关，从而以串行方式提取对所述复数个驱动电流中每个驱动电流的光学响应，及iv)根据每个驱动电流与其对应的光学响应之间的关系调整每个驱动电流。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述发光器包括发射不同波长的光的发射器。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述发光器是固态发光器。

4.如权利要求3所述的装置，其中所述发光器是发光二极管(LED)。

5.如权利要求1所述的装置，其中所述复数个发光器形成一液晶显示器(LCD)的一背光。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述复数个发光器形成一显示器。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述唯一调制序列是基于伪随机比特序列(PRBS)。

8.如权利要求1所述的装置，其中所述唯一调制序列相互正交。

9.如权利要求1所述的装置，其中所述唯一调制序列是基于Haddamarand-Walsh序列。

10.如权利要求1所述的装置，其中所述唯一调制序列是基于Gold序列。

11.如权利要求1所述的装置，其中所述唯一调制序列性质上为周期性。

12.如权利要求1所述的装置，其中所述控制系统使用一由所述复数个唯一调制序列中的若干唯一调制序列调制的导频音来调制所述复数个驱动电流中的若干驱动电流。

13.如权利要求12所述的装置，其中所述导频音与每个唯一调制序列相组合后具有一处于施加到其上的所述驱动电流的标称工作值的百分之二(2％)以内的幅值。

14.一种用于调整复数个发光器的驱动电流的方法，其包括：

根据复数个唯一调制序列中的若干唯一调制序列来调制复数个驱动电流中的若干驱动电流；

将所述调制后的驱动电流施加至复数个发光器；

自一定位成检测由所述发光器发出的一组合光的光传感器得到一连串光学测量值；

使各唯一调制序列与该串光学测量值中的对应部分相关，从而以串行方式提取对所述复数个驱动电流中每个驱动电流的光学响应；及

根据每个驱动电流与其对应的光学响应之间的关系来调整每个驱动电流。

15.如权利要求14所述的方法，其中通过使用一由所述复数个唯一调制序列中的若干唯一调制序列调制的导频音调制所述驱动电流，来根据所述复数个唯一调制序列中的若干唯一调制序列调制所述复数个驱动电流。

16.如权利要求14所述的方法，其中所述唯一调制序列是正交伪随机比特序列(PRBS)。

17.一种用于调整复数个发光器的驱动电流的装置，其包括：

复数个发光器；

一光传感器，其定位成检测由所述发光器发出的一组合光；及

一控制系统，其用于i)将复数个驱动电流施加至所述发光器，ii)周期性地将所述驱动电流之一改变一预定量达一预定时间，iii)对于每一驱动电流改变，均自所述光传感器获得如下读数，即有所述驱动电流改变时的读数及没有所述驱动电流改变时的读数，及iv)根据每个驱动电流与其对应光传感器读数之间的关系调整每个驱动电流。

18.如权利要求17所述的装置，其中所述发光器包含发射不同波长的光的发射器。

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